セラミックス材料

セラミックス材を使って機械部品を作りたいのですが、セラミックスにも他の材料のように規格材ってあるのでしょうか？また、セラミックス加工をしている会社で短納期に対応してくれるところがあれば教えてください。

セラミックスは温度変化がなく、軽量・高強度という点から使用を考えていますが、他にもいい材料があれば教えてください。

No.1 ベストアンサー 回答者： Umada 回答日時： 2003/01/04 21:06

「セラミックス」という用語は、包含する範囲で言えば「金属」程度の漠然としたものでしかないのです。

金属がさらに鉄＞鋳鉄＞ねずみ鋳鉄・・・などと細かく分かれているのと同様、セラミックスも多くの材料に分かれます。

構造用セラミックス(機械部品用セラミックス)でよく用いられるのはアルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、ジルコニア(ZrO2、安定化品含む)、炭化ケイ素(SiC)などです。構造用セラミックスにはJIS規格材のようなものはありません。ただし各材料メーカが数種のグレードの材料を標準品として作っていますので(例えば[1])、そこから条件に合うものを選ぶことはできます(これが実質的に「規格材」ということになるかと思います)。どのグレードを選んでよいか分からなければ、注文の際に必要とする条件を詳細に伝えれば適切なアドバイスを受けられます。

軽量、耐熱性、強度が必要ならば材質はアルミナ[2]か窒化ケイ素[1]のどちらかになるでしょう。コストを重視するならアルミナ、性能を重視するなら窒化ケイ素が適しています。値段は部品の形状(=加工の難易)、材質のグレードなどで変動しますので一概に答えられませんが、原料価格で言えばアルミナは500円/kgくらい、窒化ケイ素は1万円/kgくらいですので目安にして下さい。(これに焼成費用と加工費用が加算されたものが部品の値段になるわけです)

「短納期」が具体的にどれくらいの時間を意図しておいでか分かりませんが、セラミックスの加工は金属の加工と異なり時間がかかることは承知しておいてください。どれくらい時間がかかるかはその部品の複雑さによりますので一概にはお答えできません。在庫の板材を切り出して表面を研摩した程度の部品なら1週間以内でできることもあります。逆に複雑形状の部品は1,2ヶ月程度かかることもあります。

まずは[3]に挙げたようなセラミックス加工メーカーに相談されてみてはいかがでしょう。材料・グレードの選定についてのアドバイスもしてくれます。セラミックス材の在庫を持っているメーカーも多いですし、在庫として持っていなくても取り寄せて加工してくれます。量産だけでなく少数の試作加工にも対応してもらえます。納期についても併せて相談してみて下さい。

セラミックスは一般に「硬い」「耐薬品性に優れる」「ヤング率が高い(変形しにくい)」「高温に耐える」「軽い」「熱膨張率が小さい」などの特長を持ちますが、一方で「コストが高い」「加工が難しい」「割れる(圧縮応力には強いが、引張り応力に弱い)」「特性のばらつきが大きい」などの欠点もあります。これらの点をよく承知の上でお使い下さい。

「他にもいい材料」とのことですがこちらは、具体的な使用条件を「温度範囲は○℃から○℃まで」「耐薬品性必要」「強度は○MPa以上要」「絶縁物であること」などと詳しく書いて頂かないと、残念ながらアドバイスのしようがありません。

[1] 窒化ケイ素の物性(東芝の例)
http://www3.toshiba.co.jp/ddc/cera/homepage/kozo …

[2] アルミナの物性(三井鉱山マテリアルの例)
http://www.mitsui-mmc.co.jp/pages/en-cera.html

[3]加工メーカーの例
-大塚精工(株)
http://homepage3.nifty.com/business/ohtsuka/info …
-(株)ティーディーシー
http://www5a.biglobe.ne.jp/~TDC/index.htm
-ヨコハマセラミックス(株)
http://www.yokocera.co.jp/sinsozai.htm
他にも適当な検索ページで「セラミックス　加工」などのキーワードで探せば多くの会社が見つかります。